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struct inode 和 struct file

发布时间:2016-12-5 6:21:04 编辑:www.fx114.net 分享查询网我要评论
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*索引节点对象由inode结构体表示,定义文件在linux/fs.h中 */ struct inode {         struct hlist_node       i_hash;              /* 哈希表 */         struct list_head        i_list;              /* 索引节点链表 */         struct list_head        i_dentry;            /* 目录项链表 */         unsigned long           i_ino;               /* 节点号 */         atomic_t                i_count;             /* 引用记数 */         umode_t                 i_mode;              /* 访问权限控制 */         unsigned int            i_nlink;             /* 硬链接数 */         uid_t                   i_uid;               /* 使用者id */         gid_t                   i_gid;               /* 使用者id组 */         kdev_t                  i_rdev;              /* 实设备标识符 */         loff_t                  i_size;              /* 以字节为单位的文件大小 */         struct timespec         i_atime;             /* 最后访问时间 */         struct timespec         i_mtime;             /* 最后修改(modify)时间 */         struct timespec         i_ctime;             /* 最后改变(change)时间 */         unsigned int            i_blkbits;           /* 以位为单位的块大小 */         unsigned long           i_blksize;           /* 以字节为单位的块大小 */         unsigned long           i_version;           /* 版本号 */         unsigned long           i_blocks;            /* 文件的块数 */         unsigned short          i_bytes;             /* 使用的字节数 */         spinlock_t              i_lock;              /* 自旋锁 */         struct rw_semaphore     i_alloc_sem;         /* 索引节点信号量 */         struct inode_operations *i_op;               /* 索引节点操作表 */         struct file_operations  *i_fop;              /* 默认的索引节点操作 */         struct super_block      *i_sb;               /* 相关的超级块 */         struct file_lock        *i_flock;            /* 文件锁链表 */         struct address_space    *i_mapping;          /* 相关的地址映射 */         struct address_space    i_data;              /* 设备地址映射 */         struct dquot            *i_dquot[MAXQUOTAS]; /* 节点的磁盘限额 */         struct list_head        i_devices;           /* 块设备链表 */         struct pipe_inode_info  *i_pipe;             /* 管道信息 */         struct block_device     *i_bdev;             /* 块设备驱动 */         unsigned long           i_dnotify_mask;      /* 目录通知掩码 */         struct dnotify_struct   *i_dnotify;          /* 目录通知 */         unsigned long           i_state;             /* 状态标志 */         unsigned long           dirtied_when;        /* 首次修改时间 */         unsigned int            i_flags;             /* 文件系统标志 */         unsigned char           i_sock;              /* 可能是个套接字吧 */         atomic_t                i_writecount;        /* 写者记数 */         void                    *i_security;         /* 安全模块 */         __u32                   i_generation;        /* 索引节点版本号 */         union {                 void            *generic_ip;         /* 文件特殊信息 */         } u; }; /* *索引节点的操作inode_operations定义在linux/fs.h中 */ struct inode_operations {         int (*create) (struct inode *, struct dentry *,int);         /*VFS通过系统调用create()和open()来调用该函数,从而为dentry对象创建一个新的索引节点。在创建时使用mode制定初始模式*/         struct dentry * (*lookup) (struct inode *, struct dentry *);         /*该韩式在特定目录中寻找索引节点,该索引节点要对应于dentry中给出的文件名*/         int (*link) (struct dentry *, struct inode *, struct dentry *);         /*该函数被系统调用link()电泳,用来创建硬连接。硬链接名称由dentry参数指定,连接对象是dir目录中ld_dentry目录想所代表的文件*/         int (*unlink) (struct inode *, struct dentry *);         /*该函数被系统调用unlink()调用,从目录dir中删除由目录项dentry制动的索引节点对象*/         int (*symlink) (struct inode *, struct dentry *, const char *);         /*该函数被系统电泳symlik()调用,创建符号连接,该符号连接名称由symname指定,连接对象是dir目录中的dentry目录项*/         int (*mkdir) (struct inode *, struct dentry *, int);         /*该函数被mkdir()调用,创建一个新鲁姆。创建时使用mode制定的初始模式*/         int (*rmdir) (struct inode *, struct dentry *);         /*该函数被系统调用rmdir()调用,删除dir目录中的dentry目录项代表的文件*/         int (*mknod) (struct inode *, struct dentry *, int, dev_t);         /*该函数被系统调用mknod()调用,创建特殊文件(设备文件、命名管道或套接字)。要创建的文件放在dir目录中,其目录项问dentry,关联的设备为rdev,初始权限由mode指定*/         int (*rename) (struct inode *, struct dentry *,                        struct inode *, struct dentry *);         /*VFS调用该函数来移动文件。文件源路径在old_dir目录中,源文件由old_dentry目录项所指定,目标路径在new_dir目录中,目标文件由new_dentry指定*/         int (*readlink) (struct dentry *, char *, int);         /*该函数被系统调用readlink()调用,拷贝数据到特定的缓冲buffer中。拷贝的数据来自dentry指定的符号链接,最大拷贝大小可达到buflen字节*/         int (*follow_link) (struct dentry *, struct nameidata *);         /*该函数由VFS调用,从一个符号连接查找他指向的索引节点,由dentry指向的连接被解析*/         int (*put_link) (struct dentry *, struct nameidata *);         /*在follow_link()调用之后,该函数由vfs调用进行清楚工作*/         void (*truncate) (struct inode *);         /*该函数由VFS调用,修改文件的大小,在调用之前,索引节点的i_size项必须被设置成预期的大小*/         int (*permission) (struct inode *, int);         /*该函数用来检查给低昂的inode所代表的文件是否允许特定的访问模式,如果允许特定的访问模式,返回0,否则返回负值的错误码。多数文件系统都将此区域设置为null,使用VFS提供的通用方法进行检查,这种检查操作仅仅比较索引及诶但对象中的访问模式位是否和mask一致,比较复杂的系统,比如支持访问控制链(ACL)的文件系统,需要使用特殊的permission()方法*/         int (*setattr) (struct dentry *, struct iattr *);         /*该函数被notify_change调用,在修改索引节点之后,通知发生了改变事件*/         int (*getattr) (struct vfsmount *, struct dentry *, struct kstat *);         /*在通知索引节点需要从磁盘中更新时,VFS会调用该函数*/         int (*setxattr) (struct dentry *, const char *,                          const void *, size_t, int);         /*该函数由VFS调用,向dentry指定的文件设置扩展属性,属性名为name,值为value*/         ssize_t (*getxattr) (struct dentry *, const char *, void *, size_t);         /*该函数被VFS调用,向value中拷贝给定文件的扩展属性name对应的数值*/         ssize_t (*listxattr) (struct dentry *, char *, size_t);         /*该函数将特定文件所有属性别表拷贝到一个缓冲列表中*/         int (*removexattr) (struct dentry *, const char *);         /*该函数从给定文件中删除指定的属性*/ }; 本文来自ChinaUnix博客,如果查看原文请点:http://blog.chinaunix.net/u1/44250/showart_1168098.html 1、struct inode──字符设备驱动相关的重要结构介绍 内核中用inode结构表示具体的文件,而用file结构表示打开的文件描述符。Linux2.6.27内核中,inode结构体具体定义如下: struct inode { struct hlist_node    i_hash; struct list_head    i_list; struct list_head    i_sb_list; struct list_head    i_dentry; unsigned long        i_ino; atomic_t        i_count; unsigned int        i_nlink; uid_t            i_uid; gid_t            i_gid;  dev_t            i_rdev;   //该成员表示设备文件的inode结构,它包含了真正的设备编号。 u64            i_version; loff_t            i_size; #ifdef __NEED_I_SIZE_ORDERED seqcount_t        i_size_seqcount; #endif struct timespec        i_atime; struct timespec        i_mtime; struct timespec        i_ctime; unsigned int        i_blkbits; blkcnt_t        i_blocks; unsigned short          i_bytes; umode_t            i_mode; spinlock_t        i_lock;    /* i_blocks, i_bytes, maybe i_size */ struct mutex        i_mutex; struct rw_semaphore    i_alloc_sem; const struct inode_operations    *i_op; const struct file_operations    *i_fop;    /* former ->i_op->default_file_ops */ struct super_block    *i_sb; struct file_lock    *i_flock; struct address_space    *i_mapping; struct address_space    i_data; #ifdef CONFIG_QUOTA struct dquot        *i_dquot[MAXQUOTAS]; #endif struct list_head    i_devices; union { struct pipe_inode_info    *i_pipe; struct block_device    *i_bdev;  struct cdev        *i_cdev; //该成员表示字符设备的内核的 内部结构。当inode指向一个字符设备文件时,该成员包含了指向struct cdev结构的指针,其中cdev结构是字符设备结构体。 }; int            i_cindex; __u32            i_generation; #ifdef CONFIG_DNOTIFY unsigned long        i_dnotify_mask; /* Directory notify events */ struct dnotify_struct    *i_dnotify; /* for directory notifications */ #endif #ifdef CONFIG_INOTIFY struct list_head    inotify_watches; /* watches on this inode */ struct mutex        inotify_mutex;    /* protects the watches list */ #endif unsigned long        i_state; unsigned long        dirtied_when;    /* jiffies of first dirtying */ unsigned int        i_flags; atomic_t        i_writecount; #ifdef CONFIG_SECURITY void            *i_security; #endif void            *i_private; /* fs or device private pointer */ }; 2、struct file ──字符设备驱动相关重要结构 文件结构 代表一个打开的文件描述符,它不是专门给驱动程序使用的,系统中每一个打开的文件在内核中都有一个关联的struct file。它由内核在open时创建,并传递给在文件上操作的任何函数,知道最后关闭。当文件的所有实例都关闭之后,内核释放这个数据结构。 struct file { /* * fu_list becomes invalid after file_free is called and queued via * fu_rcuhead for RCU freeing */ union { struct list_head    fu_list; struct rcu_head     fu_rcuhead; } f_u; struct path        f_path; #define f_dentry    f_path.dentry   //该成员是对应的 目录结构 。 #define f_vfsmnt    f_path.mnt const struct file_operations    *f_op;  //该操作 是定义文件关联的操作的。内核在执行open时对这个 指针赋值。 atomic_long_t        f_count;  unsigned int         f_flags;  //该成员是文件标志。 mode_t            f_mode; loff_t            f_pos; struct fown_struct    f_owner; unsigned int        f_uid, f_gid; struct file_ra_state    f_ra; u64            f_version; #ifdef CONFIG_SECURITY void            *f_security; #endif /* needed for tty driver, and maybe others */ void            *private_data;//该成员是系统调用时保存状态信息非常有用的资源。 #ifdef CONFIG_EPOLL /* Used by fs/eventpoll.c to link all the hooks to this file */ struct list_head    f_ep_links; spinlock_t        f_ep_lock; #endif /* #ifdef CONFIG_EPOLL */ struct address_space    *f_mapping; #ifdef CONFIG_DEBUG_WRITECOUNT unsigned long f_mnt_write_state; #endif }; ---------------------------------------------------------------------------- file结构体和inode结构体  (1)struct file结构体定义在include/linux/fs.h中定义。文件结构体代表一个打开的文件,系统中的每个打开的文件在内核空间都有一个关联的 struct file。它由内核在打开文件时创建,并传递给在文件上进行操作的任何函数。在文件的所有实例都关闭后,内核释放这个数据结构。在内核创建和驱动源码中,struct file的指针通常被命名为file或filp。如下所示: struct file {         union {              struct list_head fu_list; 文件对象链表指针linux/include/linux/list.h              struct rcu_head fu_rcuhead; RCU(Read-Copy Update)是Linux 2.6内核中新的锁机制         } f_u;         struct path f_path;  包含dentry和mnt两个成员,用于确定文件路径         #define f_dentry  f_path.dentry  f_path的成员之一,当前文件的dentry结构         #define f_vfsmnt  f_path.mnt  表示当前文件所在文件系统的挂载根目录         const struct file_operations *f_op; 与该文件相关联的操作函数         atomic_t  f_count; 文件的引用计数(有多少进程打开该文件)         unsigned int  f_flags;  对应于open时指定的flag         mode_t  f_mode; 读写模式:open的mod_t mode参数         off_t  f_pos; 该文件在当前进程中的文件偏移量         struct fown_struct f_owner; 该结构的作用是通过信号进行I/O时间通知的数据。         unsigned int  f_uid, f_gid; 文件所有者id,所有者组id         struct file_ra_state f_ra;  在linux/include/linux/fs.h中定义,文件预读相关         unsigned long f_version;         #ifdef CONFIG_SECURITY              void  *f_security;         #endif         /* needed for tty driver, and maybe others */         void *private_data;         #ifdef CONFIG_EPOLL         /* Used by fs/eventpoll.c to link all the hooks to this file */         struct list_head f_ep_links;         spinlock_t f_ep_lock;        #endif /* #ifdef CONFIG_EPOLL */        struct address_space *f_mapping; }; (2)struct dentry dentry 的中文名称是目录项,是Linux文件系统中某个索引节点(inode)的链接。这个索引节点可以是文件,也可以是目录。inode(可理解为ext2 inode)对应于物理磁盘上的具体对象,dentry是一个内存实体,其中的d_inode成员指向对应的inode。也就是说,一个inode可以在运行的时候链接多个dentry,而d_count记录了这个链接的数量。 struct dentry {         atomic_t d_count; 目录项对象使用计数器,可以有未使用态,使用态和负状态                                                    unsigned int d_flags; 目录项标志         struct inode * d_inode; 与文件名关联的索引节点         struct dentry * d_parent; 父目录的目录项对象         struct list_head d_hash; 散列表表项的指针         struct list_head d_lru; 未使用链表的指针         struct list_head d_child; 父目录中目录项对象的链表的指针         struct list_head d_subdirs;对目录而言,表示子目录目录项对象的链表         struct list_head d_alias; 相关索引节点(别名)的链表         int d_mounted; 对于安装点而言,表示被安装文件系统根项         struct qstr d_name; 文件名         unsigned long d_time; /* used by d_revalidate */         struct dentry_operations *d_op; 目录项方法         struct super_block * d_sb; 文件的超级块对象         vunsigned long d_vfs_flags;         void * d_fsdata;与文件系统相关的数据         unsigned char d_iname [DNAME_INLINE_LEN]; 存放短文件名 }; (3)索引节点对象由inode结构体表示,定义文件在linux/fs.h中。 struct inode {         struct hlist_node       i_hash; 哈希表         struct list_head        i_list;   索引节点链表         struct list_head        i_dentry; 目录项链表         unsigned long           i_ino;  节点号         atomic_t                i_count; 引用记数         umode_t                 i_mode; 访问权限控制         unsigned int            i_nlink; 硬链接数         uid_t                   i_uid;  使用者id         gid_t                   i_gid;  使用者id组         kdev_t                  i_rdev; 实设备标识符         loff_t                  i_size;  以字节为单位的文件大小         struct timespec         i_atime; 最后访问时间         struct timespec         i_mtime; 最后修改(modify)时间         struct timespec         i_ctime; 最后改变(change)时间         unsigned int            i_blkbits; 以位为单位的块大小         unsigned long           i_blksize; 以字节为单位的块大小         unsigned long           i_version; 版本号         unsigned long           i_blocks; 文件的块数         unsigned short          i_bytes; 使用的字节数         spinlock_t              i_lock; 自旋锁         struct rw_semaphore     i_alloc_sem; 索引节点信号量         struct inode_operations *i_op; 索引节点操作表         struct file_operations  *i_fop; 默认的索引节点操作         struct super_block      *i_sb; 相关的超级块         struct file_lock        *i_flock; 文件锁链表         struct address_space    *i_mapping; 相关的地址映射         struct address_space    i_data; 设备地址映射         struct dquot            *i_dquot[MAXQUOTAS];节点的磁盘限额         struct list_head        i_devices; 块设备链表         struct pipe_inode_info  *i_pipe; 管道信息         struct block_device     *i_bdev; 块设备驱动         unsigned long           i_dnotify_mask;目录通知掩码         struct dnotify_struct   *i_dnotify; 目录通知         unsigned long           i_state; 状态标志         unsigned long           dirtied_when;首次修改时间         unsigned int            i_flags; 文件系统标志         unsigned char           i_sock; 套接字         atomic_t                i_writecount; 写者记数         void                    *i_security; 安全模块         __u32                   i_generation; 索引节点版本号         union {                 void            *generic_ip;文件特殊信息         } u; };       inode 译成中文就是索引节点。每个存储设备或存储设备的分区(存储设备是硬盘、软盘、U盘 ... ... )被格式化为文件系统后,应该有两部份,一部份是inode,另一部份是Block,Block是用来存储数据用的。而inode呢,就是用来存储这些数据的信息,这些信息包括文件大小、属主、归属的用户组、读写权限等。inode为每个文件进行信息索引,所以就有了inode的数值。操作系统根据指令,能通过inode值最快的找到相对应的文件。       做个比喻,比如一本书,存储设备或分区就相当于这本书,Block相当于书中的每一页,inode 就相当于这本书前面的目录,一本书有很多的内容,如果想查找某部份的内容,我们可以先查目录,通过目录能最快的找到我们想要看的内容。       当我们用ls 查看某个目录或文件时,如果加上-i 参数,就可以看到inode节点了;比如ls -li lsfile.sh ,最前面的数值就是inode信息

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